기능반응

생태학에서 기능적 대응은 식품 밀도의 함수로서 소비자의 섭취율이다(주어진 에코토프에서 이용 가능한 음식의 양). 식품밀도의 함수로서 소비자의 재생산율인 수치반응과 연관되어 있다. C. S. 홀링에 이어 기능반응은 일반적으로 홀링의 타입 I,^[1] II, III로 분류된다.

제1종

제1형 기능적 반응은 모든 식품 밀도에 대해 또는 섭취 속도가 일정하게 되는 최대치까지의 식품 밀도에 대해서만 식품 밀도의 선형 증가를 가정한다. 선형 증가는 소비자가 식품 품목을 처리하는 데 필요한 시간이 미미하거나 식품을 소비하는 것이 식품 검색에 지장을 주지 않는다고 가정한다. 타입 I의 기능적 반응은 로트카-볼테라 포식자-프리 모델에서 사용된다. 그것은 기술된 최초의 기능적 대응이었고 또한 현재 세 가지 기능적 대응 중 가장 단순하다.

타입 II

타입 II 기능적 대응은 감속 섭취율로 특징지어지는데, 이는 소비자가 식품을 처리할 수 있는 용량에 의해 제한된다는 가정에서 따온 것이다. 제2형식 기능반응은 흔히 직사각형 하이퍼볼라(holling's disk 방정식)로 모델링되는데,^[2][3] 예를 들어, 음식의 가공과 식품 검색이 상호 배타적 행동이라고 가정한다. 방정식은

${\displaystyle {\begin}f(R)&={\frac {aR}{1+ahR}\ended{arged}}}}$

여기서 f는 섭취율을 나타내고 R은 식품(또는 자원) 밀도를 나타낸다. 소비자가 식품 밀도 단위당 식품을 접하는 비율을 공격률, a라고 한다. 식품 품목을 가공하는 데 소요되는 평균 시간을 h. microwing time이라고 한다. 유사한 방정식은 미생물의 성장을 위한 모노드 방정식이고 효소 반응 속도를 위한 Michaelis-Menten 방정식이다.^[5][6]

늑대와 순록의 예에서, 늑대를 일정하게 잡으면서 순록의 수가 증가함에 따라 순록의 살처분 수는 증가했다가 감소한다. 순록 밀도가 높아질수록 늑대당 순록이 죽는 비율이 감소하기 때문이다. 순록의 밀도가 높을수록 늑대 한 마리당 순록이 죽는 비율은 작다. 약간 다르게 설명하자면, 매우 높은 순록 밀도에서 늑대들은 먹이를 찾는 데 거의 시간이 필요 없고 먹이를 다루는 데 거의 모든 시간을 소비하지 않는다. 늑대는 포화상태에 빠지고 순록의 총 살인은 고원에 이른다.^[4]

타입 III

타입 III 기능 반응은 높은 수준의 먹이 밀도에서 포화 상태가 발생한다는 점에서 타입 II와 유사하다. 그러나 이제 낮은 먹이 밀도 수준에서 소비되는 먹이 수의 그래픽 관계와 먹이 집단의 밀도는 포식자가 소비하는 먹이의 함수를 선형으로 증가시킨다. 이 가속 기능은 대체로 서술적이며, 학습 시간, 먹이 전환 또는 두 현상 모두의 조합에 의해 정당화되는 경우가 많지만, 타입 III 기능 응답에는 타입 II 기능 응답의 엄격한 이론적 기초가 결여되어 있다.

학습 시간은 포식자의 탐색 및 공격 효율이 자연적으로 향상되거나 먹이 밀도가 증가함에 따라 처리 효율이 자연적으로 향상되는 것으로 정의된다. 포식자가 포식자와 마주칠 확률은 극히 낮을 정도로 먹이 밀도가 매우 작다고 상상해 보십시오. 포식자는 먹이를 매우 드물게 발견하기 때문에, 그 종류의 먹이를 잡고 제압하는 가장 좋은 방법을 개발할 충분한 경험을 가지고 있지 않다. 홀링은 톱파리를 먹고 있는 뾰루지와 사슴 쥐에서 이 메커니즘을 확인했다. 특히 사슴쥐는 1에이커당 톱파리 고치의 수가 낮을 때, 고치의 밀도가 증가함에 따라 개체당 소비되는 고치의 수가 기하급수적으로 증가했다. 제3형식 기능반응의 특성 포화점은 사슴쥐에서도 관찰되었다. 에이커당 일정한 고치의 밀도에서 사슴쥐의 소비율은 고치의 밀도가 계속 증가함에 따라 포화상태에 이르렀다.^[2]

먹이 전환은 둘 이상의 먹이 종과 하나의 포식자 종을 포함한다. 모든 먹이 종들이 동일한 먹이 밀도에 있을 때, 포식자는 무차별적으로 먹이 종들 사이에서 선택하게 될 것이다. 하지만, 만약 먹이 종의 밀도가 감소한다면, 포식자는 더 높은 빈도를 가진 다른, 더 흔한 먹이 종을 선택하기 시작할 것이다. 머독은 관이나 초파리에 구피 프리잉을 하는 것으로 이 효과를 입증했다. 초파리의 수가 줄어들면서 구피들은 수면에 있는 초파리를 먹는 것에서 침대를 따라 더 풍부한 관을 먹는 것으로 바뀌었다.^[7]

참고 항목

• 에코시스템 모델
• 로트카-볼테라 방정식
• 프레데터 포테이토

참조